JP2833738B2 - 地盤の液状化防止方法 - Google Patents

地盤の液状化防止方法

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JP2833738B2
JP2833738B2 JP7154157A JP15415795A JP2833738B2 JP 2833738 B2 JP2833738 B2 JP 2833738B2 JP 7154157 A JP7154157 A JP 7154157A JP 15415795 A JP15415795 A JP 15415795A JP 2833738 B2 JP2833738 B2 JP 2833738B2
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Foundations (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液状化現象を防止すべ
き地盤に特定の液状化防止剤を注入することにより、地
盤の液状化を防止する方法に関する。
【0002】
【技術的背景】地震によって、地盤が液状化現象を起こ
し、多大な被害を与えることは、よく知られている。
【0003】液状化が発生する原因は、含水した砂質地
盤が存在する場合、その中の土粒子が地震によって揺さ
ぶられ、激しく移動し、互いに衝突する等の運動が生
じ、水分が砂質土の表面に絞り出されて浮き出て来るた
めであると考えられる。
【0004】地震の振動によって、比較的重い土粒子が
沈降し、これに伴って、細かい土粒子を含んだ水分が、
絞り出されて、分離浮上する。地盤は、勿論、水分も、
大きなエネルギーを含有していて、それらのエネルギー
は、水圧として現れる。急激に発生した、この圧力は、
弱い空隙等を探して、圧力の低い方向に噴き出し、放出
される事になり、多くの場合は、地上に、微細な土粒子
を含んだ水として、噴出される。この水と一緒に噴き出
された土粒子の体積の分だけ、土中に空洞が生じ、この
空洞が大きければ大きい程、地盤の陥没現象は激しくな
る。その結果、構築物の基礎の破損等が発生するのであ
る。
【0005】従って、例えば薬剤等の注入によって強固
な地盤に改質することによって、地盤の液状化現象を防
止することができる。
【0006】水を含有しているルーズな地盤が広い範囲
に存在している場合、この広い範囲をいくつかの区画に
分断するように、強固な土壌からなる連結壁を構築すれ
ば、液状化現象は起こりにくくなる。或いは、土粒子と
水とが激しく移動、衝突することを妨げるように、予め
土中に適当な間隔に障害物を埋設して置くことによっ
て、同様に液状化現象を起こりにくくすることができ
る。
【0007】
【発明の目的】本発明は、液状化を防止すべき地盤中
に、特定の液状化防止剤を注入することにより、地盤の
液状化を防止する方法を提供することを目的とする。
【0008】
【発明の構成、作用】本発明は、塩化カルシウム20〜
30重量%と水80〜70重量%からなるA液40〜6
0重量部と、セメント組成物40〜60重量%と水60
〜40重量%からなるB液60〜40重量部とを、液状
化を防止すべき地盤に注入する直前に混合し、この混合
物を該地盤に注入することからなり、前記セメント組成
物は100重量部中 アルミナセメント 93〜77重量部と モンモリロナイト、酸性白土、ベントナイト のうちの少なくとも1種 2〜10重量部と ジルコニア、マグネシアのうちの少なくとも 1種 2〜10重量部と ステアリン酸アルカリ金属塩、ステアリン酸 アルカリ土金属塩のうちの少なくとも1種 0.5〜3重量部と の配合物に対しさらに ナフタリンスルホン酸アルカリ金属塩 0.5〜3重量部と 重炭酸アルカリ金属塩、塩化カルシウムの うちの少なくとも1種 1〜3重量部と を添加し又は添加せずしてなる、 ことを特徴とする、地盤の液状化防止方法を提供する。
【0009】なお、珪酸ソーダとポルトランドセメント
を使用して地盤の液状化を防止することも可能であり、
その方法は、珪酸ソーダ30〜60重量部と水70〜4
0重量部とからなるA′液40〜60重量部と、水20
0リットルに対して、 ポルトランドセメント 98〜91重量% ナフタリンスルホン酸アルカリ金属塩 0.5〜3重量% ステアリン酸アルカリ金属塩及び/又は ステアリン酸アルカリ土類金属塩 0.5〜3重量% 重炭酸アルカリ金属塩及び/又は塩化カルシウム 1〜3重量% からなるセメント組成物100〜140kgを添加した
B′液60〜40重量部とを、液状化を防止すべき地盤
に注入する直前に混合し、この混合物を該地盤に注入す
る地盤の液状化防止方法である。
【0010】本発明に従う上記A液及びB液は、これら
を混合すると急速に反応して固化する。従って、かかる
固化現象が地盤への注入後に生ずるように、これら両液
の混合を、注入の直前に行なうことが必要である。
【0011】A液、B液の合物が液状からゲル化して
流れなくなるまでの時間(本明細書ではこれを「ゲルタ
イム」という)を、二液の種類及び/又は混合割合を適
当に選ぶことによって、調節することができる。このよ
うなゲルタイムの調節によって、薬液の固化する区域を
ある程度限定することができる。
【0012】二液の薬液が混合された時点を起点とし
て、一定時間(出来るだけ短い時間)後に、固結するよ
うに、薬液二液が混合されておれば、薬液が注入された
箇所で、直に、固結する。更に、注入を続けると、後続
の薬液は、ゲル化した先行の液膜を破って、その先の土
粒子の中に注入され固結する。更に、注入を続ければ、
更に、ゲル化した薬液は広がり、流量を測定して置くこ
とによって、ゲルの広がり体積を知る事が出来ることに
なる。
【0013】地層が注入されることによって膨張しない
程度に、(土粒子の間隙に、薬液が注入されている間
は、地層の膨張現象は起こらない)静に、注入し続け
て、注入量が、改良したい土の体積のほぼ40%になる
まで注入することが適当であることが、実験によって確
かめられた。薬液注入率をこのように選ぶならば、目的
の体積の土を大きく外れて、注入液が流亡することは、
先ず無いと考えられるし、実際にも成功している。
【0014】一般に、地盤に、薬液を注入出来る量は、
土質の間隙率によって定まるものと考えられている。こ
の考え方は間違いでは無い。しかし、この間隙率は、簡
単に、正確に、測定することは困難である。本件発明者
は、多くの経験から、ここで問題になる砂土質へ注入可
能な、注入量は、土の体積の、ほぼ40%であると定め
ることが出来たので、甚だ、注入計画が簡素化されるこ
とになった。
【0015】出来たてのゲルの強度は弱いものであるか
ら、先行注入薬液がゲル化して止まっている所に、後続
の薬液が、そのゲルを破って、外方に出て行くことは、
注入圧力次第によって可能なのである。注入によって、
土粒子が移動して、遂に、地盤が膨張し始める事のない
範囲において、ゲルタイムより長い時間、静に、注入す
べきである。
【0016】本発明の工法の具体例を、図面を参照して
以下に説明する。
【0017】図1は、二液注入用ドリル20の断面図で
ある。ドリル20は窄孔刃26の作用により土壌中に所
定深さまで挿入されて固定される。二液の中の一方の液
(たとえばA液)は外管21と内管22とからなる二重
管の内管22内に供給され、他方の液(たとえばB液)
は外管と内管の間隙23に供給される。両液は混合室2
4内で混合され、この混合物は噴射孔25を通って、ド
リルの外側に位置する土壌中に噴出される。
【0018】図2は二液注入装置の系統図である。二重
管ロッド12はボーリングマシン11により、地盤内に
挿入される。
【0019】支持地盤、即ち固い地盤、が表面から20
mよりも浅い位置に存在する時は、二重管12は支持地
盤に到達するまで挿入される。支持地盤が地表から20
mよりも深い位置に存在する場合は、二重管12は地表
から10〜15mの位置まで挿入される。
【0020】A液を構成する塩化カルシウム溶液は、顆
粒状塩化カルシウム30重量部を水70重量部に溶かし
た溶液を原液として、ドラム1からポンプP、計量槽4
を経てA液ミキサー5に送られる。一方所定量の水は水
タンク2から計量器K1、計量槽4を経てA液ミキサー
5に送られる。ミキサー5中で濃度を調節されたA液
は、二連グラウトポンプ7の一方、計量器8、2液スイ
ベル10を経て二重管12の一方の開口部に送られる。
【0021】B液を構成するセメント組成物は、サイロ
3から計量器K3を経てB液ミキサー6に送られる。一
方水は水タンク2から計量器K2を経てB液ミキサー6
に送られる。B液ミキサー6中で混合されたB液は、二
連グラウトポンプ7の他方、計量器9、二液スイベル1
0を経て二重管12の他方の開口部に送られる。
【0022】A液及びB液は、図1について述べたよう
に、二重管の下端位置で混合され、噴出孔13を経て土
壌中に噴出される。この噴出により、薬液混合物は噴出
孔13の周りの土粒子中に進入し固結して固化区域14
を形成する。
【0023】薬液混合物の噴出圧、噴出量を調節して、
第1ステップの噴出により、噴出孔の周りに直径約1
m、高さ約50cmの固化区域を形成することができ
る。
【0024】次いで、二重管12を約50cm上昇せし
め、第2ステップの薬液噴出を行なう。このようなステ
ップを固化区域が地表に達するまで繰返すことにより、
図3に示すような直径約1mの柱状の固化区域15を形
成することができる。
【0025】このような柱状固化区域15を、図3に示
すように、所定間隔で複数本形成する。柱状体15の直
径が1mの場合、柱状体の中心間隔が3mになるように
柱状体を複数本形成すると、これらが液状化防止の障壁
として十分に役立つことが分った。即ち、3m×3m=
9m2の地盤に対して1本の柱状体を設けることが必要
である。
【0026】図4に示すように、隣接する柱状体の頭部
を例えば棒鋼16で連結することが好ましい。このよう
にすると、柱状体の下端が支持地盤に接触しないで浮い
た状態の場合に、図3で点線で示すように柱状体が傾い
た場合にも、液状化を防止する効果が十分にあることが
分った。
【0027】また、別の態様として、図5で示すよう
に、柱状体15を比較的狭い間隔で並べて、地盤の周囲
を取囲んでもよい。例えば、直径1mの柱状体を1.2
m間隔で並べることが好ましい。
【0028】地盤表面が支持地盤までの深さが深い時
は、図3に示す方法が好ましく、この深さが比較的浅い
時は図5に示す方法が好ましい。
【0029】
【実施例】以下実施例および参考例により、本発明を更
に詳しく説明する。
【0030】参考例1〜3 参考比較例1〜2 図2に示した装置を用いて、表1に示す重量比の珪酸ソ
ーダ及び水からなるA′液と、水200リットルに対し
て ポルトランドセメント 95.5重量% ナフタリンスルホン酸ナトリウム 1.25重量% ステアリン酸ナトリウム 1.25重量% 塩化カルシウム 2重量% からなるセメント組成物を表1に示す重量だけ添加した
B′液とを、50:50の重量比で混合した混合物を、
表1に示す量だけ地盤中に注入した。なお土の体積の4
0%の量だけ添加して、直径1m、高さ50cmの固化
区域を形成するために必要な量は 0.5×π×0.5×0.4=0.157m=157リットル であるので、これを目安として注入量を定めた。注入は
いずれも円滑に行なわれた。この時の注入所要時間、注
入圧力及びゲルタイムを表1に示した。また、表1に示
す混合物40%と土壌60%とからなる配合物を実験室
で作り、3日〜7日後の一軸圧縮強さを測定し、その値
を表1に示した。
【0031】ゲルタイムは、現場の作業上1〜5分程度
が適当であるが、参考比較例1ではゲルタイムが長過
ぎ、また、参考比較例2ではこれが短か過ぎる。更に、
参考比較例1及び2では、参考例1〜3に比べて一軸圧
縮強さが小さい。
【0032】
【表1】
【0033】実施例1〜3 比較例1〜2 図2に示した装置を用いて表2に示す重量比の塩化カル
シウム及び水からなるA液と、 アルミナセメント 88重量% 酸性白土 5重量% マグネシア 5重量% ステアリン酸カルシウム 2重量% からなるセメント組成物を表2に示す重量だけ添加した
B液とを、50:50の重量比で混合した混合物を、表
2に示す量だけ地盤中に注入した。尚、土の体積の40
%の量だけ添加して、直径1m、高さ50cmの固化区
域を形成するために必要な量は、参考例1〜3に示した
と同様に157リットルであるので、これを目安として
注入量を定めた。
【0034】表2に示す混合物40%と、土壌60%か
らなる配合物を実験室で作り、1〜3日後の一軸圧縮強
度を測定した。その値を表2に示した。
【0035】比較例はゲルタイムが長すぎるし、比較
は短か過ぎる。
【0036】ゲルタイムは、経験上、1〜5分を適当と
する。
【0037】
【表2】
【0038】
【発明の効果】本発明は、特定のA液及びB液からなる
薬液を、地盤に注入する直前に混合するものであり、こ
れにより液状化を防止すべき地盤の区域を有効適切に液
状化防止処理することができる。本発明で規定した範囲
内において、二液の種類及び/又は混合割合を適当に選
ぶことによりゲルタイムを調節することができ、これに
よって液状化防止処理工法を一層円滑に行なうことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施するために使用するドリル
の一例を示す断面図である。
【図2】本発明の方法を実施するために使用する二液注
入装置の一例を示す系統図である。
【図3】液状化防止用棒状体の配置の一例を示す断面図
である。
【図4】液状化防止用棒状体の配置の一例を示す平面図
である。
【図5】液状化防止用棒状体の配置の今一つの例を示す
平面図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C09K 103:00 105:00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩化カルシウム20〜30重量%と水8
    0〜70重量%からなるA液40〜60重量部と、セメ
    ント組成物40〜60重量%と水60〜40重量%から
    なるB液60〜40重量部とを、液状化を防止すべき地
    盤に注入する直前に混合し、この混合物を該地盤に注入
    することからなり、前記セメント組成物は100重量部
    アルミナセメント 93〜77重量部と モンモリロナイト、酸性白土、ベントナイト のうちの少なくとも1種 2〜10重量部と ジルコニア、マグネシアのうちの少なくとも 1種 2〜10重量部と ステアリン酸アルカリ金属塩、ステアリン酸 アルカリ土金属塩のうちの少なくとも1種 0.5〜3重量部と の配合物に対しさらに ナフタリンスルホン酸アルカリ金属塩 0.5〜3重量部と 重炭酸アルカリ金属塩、塩化カルシウムの うちの少なくとも1種 1〜3重量部と を添加し又は添加せずしてなる、 ことを特徴とする、地盤の液状化防止方法。
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